KR100830197B1 - 낙뢰보호모듈이 구비된 통신기기용 어댑터형 전원공급장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 통신기기에 전원을 공급하는 서지보호모듈이 구비된 어댑터형 전원공급장치에 관한 것이다. 상세하게 상기 전원공급장치는 전원입력보호모듈, 상기 전원입력보호모듈 뒷단에 연결되어 교류를 직류로 정류하는 정류장치, 및 등전위모듈을 포함하여 구성되며, 상기 전원입력보호모듈, 상기 등전위모듈 및 상기 통신입력보호모듈은 상기 전원공급장치로부터 상기 통신기기에 접속하여 전원을 공급하는 전원공급장치의 코드(Code)를 통하여 상기 통신기기의 접지로 접속되어지는 특징을 가진다.

낙뢰보호모듈, 서지보호장치, 통신기기, 어댑터, 전원공급장치

Description

낙뢰보호모듈이 구비된 통신기기용 어댑터형 전원공급장치{Power Supply Apparatus for Telecommunication Device having Surge Protection Module}

본 발명은 피 전원공급장치인 통신기기에 전원을 공급하는 낙뢰보호모듈이 구비된 어댑터형 전원공급장치에 관한 것으로, 상기 통신기기에 전원을 공급하면서, 전원공급장치는 물론 통신기기의 낙뢰 또는 서지(surge)에 대한 피해를 보호하기 위한 장치에 관한 것이다.

일반적인 전원공급장치는 입력단에 서지보호소자를 적용한다고 해도 전원 부하회로로부터 역류되는 서지에 대해서는 대응 방법이 없는 것이 현실이다.

특히, 통신기기에 적용되는 어댑터형 전원공급장치의 경우 통신선로가 접속되는 부하기기의 특성상 어댑터형 전원공급장치의 출력코드를 통하여 역류되는 서지는 정류장치를 역류하여 전원측으로 방전경로가 구성되거나 그 역으로 방전경로가 형성될 수 있다.

대부분의 어댑터형의 전원공급장치는 별도의 접지가 구비되지 않고 있으며, ADSL모뎀 등의 통신기기 또한 접지를 접속하지 아니하고 운용되는 것이 보통이다.

이러한 구성에 있어, 전원선로와 통신선로간의 전위차(서지유입)가 발생하면 흔히 모뎀 등의 통신기기 또는 어댑터형 전원공급장치가 파손되는 것이다.

이하 도면을 기반으로 종래의 전원공급장치에 대하여 간단히 설명한다. 도 1은 종래 전원공급장치의 기본적인 도면이고, 도2는 스위칭방식에 의한 전원공급장치의 도면으로 도3의 블록도면과 같다. 도4는 통신기기의 전원공급 계통도의 일예로, 인터넷 모뎀이나 팩시밀리등의 생활주변에 흔히 볼 수 있는 통신기기들의 대부분이 이와 같은 계통의 어댑터형 전원공급장치를 활용하고 있다.

인터넷용 모뎀이나 팩시밀리와 같은 일반적인 통신기기는 통신선로 입력측에는 피뢰소자를 적용하여 피뢰방안을 강구하는 것이 보편적인 방법이며, 전원공급장치를 기기 내에 내장하지 아니하고 별도의 전원공급장치 즉 어댑터를 활용하는 것이 보편화 되어 있다.

이와 같이 대부분의 전기통신기기가 동작하기 위하여 전원을 공급받기 위한 전원선로가 접속되고, 통신선로가 접속되게 되는데, 이에 의해, 전원선로를 통한 서지유입경로와 통신선로를 통한 서지유입의 경로를 가지게 된다. 도 5에 도시한 바와 같이 종래의 서지보호장치는 전원공급장치의 필수 구성 요소인 정류장치 앞단에 서지를 보호하는 전원부 서지보호장치가 구비되고, 전원선로를 통해 유입된 서지는 전원부의 접지선로를 통해 기기 밖으로 방출되게 되며, 통신기기의 앞단에 서지를 보호하는 통신부 서지보호장치가 구비되어, 통신선로를 통해 유입된 서지는 통신부의 접지선로를 통해 기기 밖으로 방출되게 된다(도 5의 화살표는 서지 방출 경로이다.). 그러나 도 1내지 도5를 기반으로 상술한 종래의 일반적인 전원공급장 치의 구조에서는 서로 다른 경로를 통하여 유입되는 서지에 의한 전위차에 대하여 적절한 대응 수단이 없다. 특히, 전원 선로간 또는 통신 선로간의 서지에 대해서는 바리스터 등의 소자를 선로와 선로간에 접속하여 대응한다고 하더라도 선로와 접지간 또는 전원선로와 통신선로간에 발생하는 전위차에는 무방비하다. 또한, 서지가 유입될 경우, 대지접지가 부실하거나 없는 상태(floating)에서는 서지에 대응할 방법이 없는 문제가 있는 것이다.

특히 도 5와 같이 전원선로측과 통신선로측에 낙뢰 또는 서지보호기를 부과하여 활용하는 경우에도, 여전히 전원측과 통신측에 양호한 접지시설이 구비되어야만 그 효과를 가지며, 전원선로와 통신선로간의 전위차는 접지가 구비되어 있다고 해도, 현실적으로 전원측 보안접지 기준이 100옴이하이고 통신측 접지기준이 10옴 이하인데 반하여 IEC에서 규정하는 서지의 내부임피던스가 2옴인 점을 감안하면, 통신선로와 전원선로간의 전위차 즉 서지가 유입되면 대부분의 전위차는 접지저항에 걸리게 되어 실제로, 전원선로와 통신선로간의 전위차 해소에는 불가능한 문제가 있다.

상술한 문제점들을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 상기 통신기기에 전원을 공급하는 통신기기용 어댑터형 전원공급장치에 있어서, 서지의 유입시 전원선로 및 통신선로의 간의 전위차를 해소하여 서지를 방지하는 낙뢰보호모듈이 구비된 통신 기기용 어댑터형 전원공급장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 전원선로와 통신선로간의 전위차를 해소함으로서 어떠한 경로로 서지가 유입된다 하여도 서지 전류에 대한 보호 루프를 형성함으로써 외부서지를 전원공급장치에 구비된 정류장치와 통신기기에 전달하지 않는 통신기기용 어댑터형 전원공급장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 통신기기용 어댑터형 전원공급장치, 통신기기, 또는 통신기기용 어댑터형 전원공급장치 및 통신기기의 접지가 각각 대지와 연결되지 않은 플로팅(floating)상태거나 접지와 대지의 연결이 불량인 경우를 포함하는 비 접지모드에서도 서지에 대해 보호기능을 갖는 통신기기용 어댑터형 전원공급장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 서지의 유입시 전원선로 및 통신선로의 간의 전위차를 해소하여 서지를 방지하는 통신기기의 낙뢰보호장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 어떠한 경로로 서지가 유입된다 하여도 서지 전류에 대한 보호 루프를 형성함으로써 통신기기에 구비된 통신회로 및 정류장치를 외부서지로부터 보호하는 통신기기의 낙뢰보호장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 통신기기의 접지가 각각 대지와 연결되지 않은 플로팅(floating)상태거나 접지와 대지의 연결이 불량인 경우를 포함하는 비 접지모드에서도 서지에 대해 보호기능을 갖는 통신기기의 낙뢰보호장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 통신기기에 전원(+,-)을 공급하며 상기 통신기기를 낙뢰로부터 보호하는 통신기기용 어댑터형 전원공급장치는 전원입력보호모듈, 상기 전원입력보호모듈 뒷단에 연결되어 교류를 직류로 정류하는 정류장치, 및 등전위모듈을 포함하여 구성되며, 상기 전원입력보호모듈은 상기 전원공급장치의 두 전원선로를 병렬 연결하는 제 1 전압제한소자(Z1) 및 서로 직렬 연결되어 상기 두 전원선로를 병렬 연결하는 제 2 및 제 3 전압제한소자(Z2, Z3)를 포함하여 구성되며, 상기 등전위모듈은 상기 정류장치의 두 출력선 중 음의 출력선(-)과 상기 전원입력보호모듈을 구성하는 상기 제 2 및 제 3 전압제한소자 사이에서 인출된 제 1 인출선을 연결시키는 제 1 방전형소자를 포함하여 구성되며, 상기 등전위모듈은 전원공급장치의 두 출력선 중 음의 출력선(-)을 통해 상기 통신기기의 내부 접지와 전기적으로 접속되어 상기 전원공급장치의 두 전원선로와 상기 통신기기의 두 통신선로(L1, L2) 사이에 방전경로가 형성되는 특징을 갖는다.

상술한 본 발명의 통신기기용 어댑터형 전원공급장치는 서지 또는 과도전압의 유입시 상기 등전위모듈을 통해 전원선로와 통신선로간 등전위를 형성시켜 전원선로와 통신선로 사이의 전위차를 해소하여 서지를 방지한다.

상기 제 1 인출선 및 상기 제 1 방전형소자의 상기 제 1 인출선과 연결된 일측은 접지선로와 연결되는 특징이 있으며, 이때, 상기 접지선로의 외부 인출 단자인 접지단자는 대지와 연결된 상태 또는 대지와 연결되지 않고 오픈(open)된 상태(floating)이다.

상기 전원공급장치는 전원출력보호모듈을 더 포함하여 구성되며, 상기 전원 출력보호모듈은 상기 정류장치의 두 출력선을 병렬 연결시키는 전압제한소자를 포함하여 구성되는 특징이 있다.

상기 등전위모듈을 구성하는 방전형소자의 방전개시전압은 상용전압의 0.5배 이상 2배 이하인 특징이 있다.

상기 등전위모듈에 의해 서지의 유입시 전원선로와 통신선로간 방전경로가 형성되므로, 등전위모듈을 구성하는 방전개시전압이 상용전압의 0.5배 이하인 경우, 통신선로에 잡음이 유도되는 단점이 있으며, 상용전압의 2배 이상인 경우, 실질적인 서지의 유입에 의해 상기 전원선로와 통신선로간의 전위차가 발생하여도 방전형소자의 방전이 발생하지 않는 단점이 있다.

이때, 상기 전원입력보호모듈, 상기 정류장치, 상기 등전위모듈 및 상기 전원입력보호모듈이 단일한 케이스에 일체형으로 구비되는 것이 바람직하다.

통상적으로 인터넷 모뎀, 팩스밀리등의 상기 통신기기에는 도 5에 도시한 바와 같이 통신 선로를 통해 유입되는 서지를 방지하기 위해 통신부 서지보호장치가 구비되어 있다. 상기 통신부 서지보호장치는 고속 데이터 통신을 위해 방전형 소자로 구성되는 것이 통상적이며, 상기 방전형 소자에 의해 통신선로와 통신기기의 내부접지가 서로 연결되고, 통신기기의 내부접지는 통신기기에 공급된 전원중 음의 전원과 연결되는 기본 구조를 갖는다.

따라서, 상기 통신기기에 전원을 공급하기 위해 본 발명의 통신기기용 어댑터형 전원공급장치를 코드를 통해 연결하는 경우, 본 발명의 통신기기용 어댑터형 전원공급장치의 전원선로, 상기 전원선로간의 서지를 차단하는 전원입력보호모듈 및 등전위모듈을 통해 자연적으로 상기 통신기기의 내부접지, 통신기기의 통신부 서지보호장치 및 통신 선로와 연결되게 된다.

이때, 상기 제 1 내지 제 3 전압제한소자 또는 상기 전원출력보호모듈에 구비되는 전압제한소자는 바리스터소자, 방전제어전극이 구비된 방전소자(GCA 소자), 가스봉입방전관 또는 이들의 조합이다. 상기 GCA소자는 세라믹 절연 재료로 형성된 기밀 실린더, 상기 기밀 실린더의 단부 개구에 대향되어 배치되는 한 쌍의 방전전극, 상기 한 쌍의 방전전극 사이에 형성된 방전 갭, 상기 기밀 실린더 내부에 봉입된 방전도움물질 및 상기 세라믹 절연 재료와 접해 있으며 상기 방전도움물질과 물리적으로 분리되어 있는 방전제어전극을 가지며, 상기 방전제어전극을 통해 인가된 제어전압에 의해 상기 한 쌍의 방전전극 간의 방전이 유도되는 방전소자이며, 상세하게 상기 방전제어전극이 금속선 또는 금속박의 형태로, 상기 금속선 또는 금속박의 금속 물질과 상기 기밀 실린더의 외면을 형성하는 세라믹 절연 재료가 선 또는 면으로 밀착되어 있는 방전소자이다. 방전제어전극이 구비된 방전소자는 대한민국 특허출원 제 2007-0086390호에 상세히 기재되어 있다.

이때, 상기 통신기기에 통신선로를 통해 유입되는 서지를 억제하는 통신부 서지보호장치가 구비되어 있지 않은 경우, 본 발명의 상술한 효과를 얻기 위해, 통신기기의 두 통신선로(L1, L2) 입력 쪽에 통신입력보호모듈을 구성할 수 있다. 상기 통신입력보호모듈은 서로 직렬 연결되어 상기 두 통신선로(L1, L2)를 병렬 연결하는 제 2 및 제 3 방전형소자를 포함하여 구성되며, 상기 제 2 및 제 3 방전형소자 사이에서 인출된 제 2 인출선이 상기 통신기기와 상기 어댑터형 전원공급장치의 전기적 접속에 의해 상기 정류장치의 음의 출력선(-)과 연결됨으로써 상기 제 1 방전형소자와 연결되는 구성을 갖는 것이 바람직하다. 상기 통신입력보호모듈은 두 통신선로(L1, L2)를 병렬 연결시키는 방전형소자를 더 포함하여 구성되는 것이 더욱 바람직하다.

이때, 통신기기에 접지단자가 존재하는 경우, 상기 외부 접지 단자에서 인출된 통신기기의 내부 접지선로는 상기 제 2 인출선과 연결되는 것이 바람직하다. 상기 통신기기의 상기 내부 접지선로의 외부 인출 단자인 접지단자는 대지와 연결된 상태 또는 대지와 연결되지 않고 오픈(open)된 상태(floating)이어도 무방하다.

본 발명의 통신기기의 낙뢰보호장치는 두 전원선로와 연결된 전원입력보호모듈, 상기 전원입력보호모듈 뒷단에 연결되어 교류를 직류로 정류하는 정류장치, 상기 정류장치의 출력과 연결된 통신회로, 상기 통신회로를 서지로부터 보호하기 위해 두 통신선로와 연결된 통신입력보호모듈 및 등전위모듈을 포함하여 구성되고, 상기 전원입력보호모듈은 두 전원선로를 병렬 연결하는 제 1 전압제한소자 및 서로 직렬 연결되어 상기 두 전원선로를 병렬 연결하는 제 2 및 제 3 전압제한소자를 포함하여 구성되며, 상기 등전위모듈은 상기 정류장치의 두 출력선 중 음의 출력선(-)과 상기 전원입력보호모듈을 구성하는 상기 제 2 및 제 3 전압제한소자 사이에서 인출된 제 1 인출선을 연결시키는 제 1 방전형소자를 포함하여 구성되며, 상기 통신입력보호모듈은 서로 직렬 연결되어 상기 두 통신선로를 병렬 연결하는 제 2 및 제 3 방전형소자를 포함하여 구성되며, 상기 등전위모듈은 서지의 유입시 전원공급장치의 두 출력선 중 음의 출력선(-)과 상기 통신입력보호모듈을 통하여 통신 선로와 전기적으로 접속되어, 상기 두 전원선로와 상기 두 통신선로 사이에 방전경로가 형성되는 특징이 있다.

상기 통신기기의 낙뢰보호장치에는 내부 접지선 및 상기 내부접지선의 외부 출력 단자인 접지 단자가 구비될 수 있으며, 상기 내부 접지선은 상기 등전위모듈의 두 측에서 선택된 어느 한 측와 연결되는 것이 바람직하다.

이때, 상기 접지 단자는 대지와 연결되지 않거나, 연결이 불안정한 오픈 상태일 수 있다.

이때, 상기 접지 단자는 대지와 양호하게 연결된 상태일 수 있다.

상기 등전위모듈을 구성하는 방전형소자의 방전개시전압은 상용전원전압의 최대전압을 기준으로 0.5배 내지 2배의 전압으로, 통신선로에 유입되는 잡음을 방지하며 서지의 유입시 효과적으로 방전하는 효과를 갖는다.

상기 제 2 및 제 3 방전형소자 사이에서 인출된 제 2 인출선이 상기 정류장치의 음의 출력선(-)과 연결됨으로써 상기 등전위모듈과 연결되는 것이 바람직하다.

상기 통신입력보호모듈은 두 통신선로(L1, L2)를 병렬 연결시키는 방전형소자를 더 포함하여 구성되는 것이 바람직하다.

이때, 상기 전원입력보호모듈, 상기 정류장치, 상기 통신회로, 상기 통신입력보호모듈 및 상기 등전위모듈이 단일한 케이스에 일체형으로 구비된 것이 바람직하다.

본 발명의 통신기기용 어댑터형 전원공급장치는 통신기기와 코드를 통한 전기적 접속만으로 서지의 유입시 전원선로 및 통신선로의 간의 전위차를 해소하여 서지를 방지하는 효과가 있으며, 전원선로와 통신선로간의 전위차를 해소함으로서 어떠한 경로로 서지가 유입된다 하여도 서지 전류에 대한 보호 루프를 형성함으로써 외부서지로부터 정류장치 및 통신기기를 효과적으로 보호하는 장점이 있으며, 어댑터형 전원공급장치, 통신기기, 또는 어댑터형 전원공급장치 및 통신기기의 접지가 대지와 연결되지 않은 플로팅(floating)상태거나 접지와 대지의 연결이 불량인 경우를 포함하는 비 접지모드에서도 서지에 대해 보호기능을 갖는 장점이 있다.

이하 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 통신기기용 어댑터형 전원공급장치를 상세히 설명한다. 다음에 소개되는 도면들은 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 예로서 제공되는 것이다. 따라서, 본 발명은 이하 제시되는 도면들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 또한 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.

이때, 사용되는 기술 용어 및 과학 용어에 있어서 다른 정의가 없다면, 이 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 통상적으로 이해하고 있는 의미를 가지며, 하기의 설명 및 첨부 도면에서 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 설명은 생략한다.

또한, 통상적인 서지보호모듈이 기 구비된 통신기기에 본 발명의 통신기기용 어댑터형 전원공급장치를 전기적으로 접속시켜도 본 발명을 통해 얻어지는 서지 보호 효과를 이룰 수 있으므로, 하기의 설명에서 본 발명의 통신기기용 어댑터형 전원공급장치를 기반으로 하여 본 발명의 사상을 상술한다.

도 6은 본 발명의 통신기기용 어댑터형 전원공급장치의 구성을 도시한 일 블록도이다.

본 발명의 통신기기용 전원공급장치(100)는 코드를 통하여 통신기기(200)에 전원(+,-)을 공급하며, 상기 전원공급장치(100)는 전원입력보호모듈(110), 상기 전원입력보호모듈(110) 뒷단에 연결되어 전원 입력 단자(141, 142)를 통해 입력된 교류를 정류하여 직류를 출력하는 정류장치(120), 및 등전위모듈(130)을 포함하여 구성된다. 상기 전원공급장치(100)는 단일한 케이스에 일체형으로 구비될 수 있으며, 어댑터형 전원공급장치인 것이 바람직하다. 따라서 하기의 도면에서 상기 정류장치(120)를 통해 출력되는 직류는 전원공급장치에 구비된 코드(미도시)를 통해 상기 통신기기(200)와 전기적으로 접속(143, 144)되게 된다.

상기 통신기기(200)는 통상적으로 통신기기의 종류에 따라 구성되는 통신 회로(210) 및 두 통신선로(231, 232)와 연결된 통신입력보호모듈(220)을 포함하여 구성되며, 상기 통신기기(200) 또한, 단일한 케이스에 일체형으로 구비된 것일 수 있다. 이때, 상기 전원공급장치(100) 및 상기 통신기기(200)에는 각각 접지를 위한 접지단자(145, 233)가 구비될 수 있다.

상기 통신 회로(210)는 일반적인 전기통신 기기에 사용되는 통신회로 또는 통신 모듈로써, 본 발명의 낙뢰보호모듈에 의해 피 보호되는 회로이므로, 그 구성 또는 종류를 한정하는 것은 무의미하나, 예를 들어 인터넷용 모뎀이나 팩시밀리등에 사용되는 통신회로일 수 있다.

상기 통신입력보호모듈(220)은 통상적으로 내부 용량이 작아 고속 데이터 통신을 가능하게 하는 방전형 소자를 사용하여 구성되며, 통상적으로 상기 방전형 소자에 의해 통신선로와 상기 통신기기의 음의 전원선로가 연결되고, 통신기기에 내부접지가 구비된 경우, 상기 통신기기의 음의 전원선로가 상기 통신기기의 내부접지와 연결된 구성을 가진다.

상기 정류장치(120) 또한 통신 회로(210)와 마찬가지로 본 발명의 낙뢰보호모듈에 의해 피 보호되는 장치이므로, 그 구성 또는 종류를 한정하는 것은 무의미하며 일반적으로 교류를 직류로 정류하는 장치는 모두 사용가능하다.

도 6에 도시한 바와 같이 상기 통신기기(200)는 상기 어댑터형 전원공급장치(100)와의 전기적 접속(143, 144)에 의해 상기 정류장치의 음의 출력선(-)과 연결됨으로써 상기 등전위모듈(130)과 전기적으로 연결되게 된다. 즉, 어댑터형 전원공급장치(100)의 출력이자, 통신기기(200)에 접속되는 코드선(미도시)을 통하여, 피보호 통신기기(200)에 전원을 공급함과 동시에 어댑터형 전원공급장치(100) 내부에 구비된 전원입력보호모듈(110)과 통신기기(200) 내의 통신선로, 접지 및 통신기기(200) 내에 기 구비된 통신입력보호모듈(210)과 자연스럽게 접속되도록 하는 것이다.

도 6에 있어서, 상기 통신기기(200)를 제외한 구성이 본 발명의 통신기기용 어댑터형 전원공급장치의 일 예가 되는데, 도 6의 통신기기(200)를 구성하는 통신회로(210) 또는 통신입력보호모듈(220)의 구성에 관계없이 본 발명의 사상이 적용됨을 알 수 있다. 즉, 통신기기의 일 예로 상술한 인터넷 모뎀과 같은 기기는 통신선로가 접속되는 입력부에는 반드시 뇌서지 피해 방지를 위한 서지보호소자가 구비되어 있는 것이 통상적이고, 통상적인 통신기기에 구비된 서지보호소자는 통신기기내의 접지선로에 전기적으로 접속, 구비되어 있는 바, 본 발명의 통신기기용 어댑터형 전원공급장치와 임의의 통신기기가 전기적으로 접속될 때, 본 발명을 적용한 어댑터형 전원공급장치에 구비된 낙뢰 또는 서지에 의한 과전압/전류를 방지하는 보호모듈의 내부접지라인은 전원공급장치의 코드를 통하여 통신기기내의 접지 즉 DC 전원 (-)라인과 접속되고 이는 통신기기의 접지단자에 접속되게 된다. 따라서, 전원선로와 통신선로간의 전위차를 해소하는 방전경로를 구비하게 함으로서 낙뢰, 서지에 대한 보호방법이 구현되는 것이다.

하나의 어댑터형 전원공급장치(100) 내부에 정류장치(120)를 구비하되, 상기 정류장치(120)의 입력측에 전원입력보호모듈(110)을 구비하고, 상기 정류장치(120)의 출력측에 전원출력보호모듈(도 7의 140)을 선택적으로 구비하며(전원공급 코드의 길이를 감안하여 코드의 길이가 긴 경우에 선택적으로 구비하는 것이 바람직하다), 등전위모듈(130)을 더 구비하되, 이들 보호모듈(120, 130, 140)은 어댑터형 전원공급장치(100)로부터 통신기기(200)에 접속하여 전원을 공급하는 코드(미도시)를 통하여 통신기기(200)의 (-) 전원선로 즉 접지단자로 접속되어지는 기본적인 구성을 가진다.

도 6을 기반으로 하여 상술한 바와 같이 어댑터형 전원공급장치(100) 내에 구비된 각 모듈의 접속계통은 전원입력보호모듈(110)-정류장치(120)(또는 전원입력보호모듈(110)-정류장치(120)-전원출력보호모듈(140))의 경로와 전원입력보호모듈(110)-등전위모듈(130)(또는 전원입력보호모듈(110)-등전위모듈(130)-전원출력보호모듈(140))의 경로를 통하여 어댑터형 전원공급장치(100)의 출력선 즉 코드를 통하여 통신기기(200)에 접속된다.

통신기기(200) 내에는 통신기기 자체의 기능을 수행하기 위한 고유의 통신회로(210)가 구비되게 되며, 이때, 상기 고유의 기능을 수행하는 통신회로(210)에는 통신선로와 연결되는 입력단쪽에 서지를 보호하기 위한 자체보호소자가 구비되어 있을 수 있다. 통신회로(210)에 자체보호소자가 구비되어 있는 경우에도, 상기 자체보호소자의 일측이 상기 코드를 통해 입력된 (-) 전원선로 및 접지선로에 접속되게 되므로, 상기 자체보호소자의 구비에 관계없이 본 발명의 사상을 구현할 수 있다. 상기 통신기기(200)에는 상기 통신회로(210)와 통신선로 사이에 통신입력보호모듈(220)이 구비되어 통신선로를 서지로부터 보호하게 된다.

도 6(b)의 화살표는 본 발명에 의해 전원선로와 통신선로간 서지유입에 의해 전압의 차가 형성되는 경우의 방전경로를 도시한 것으로, 본 발명의 구성에 의해 전원입력단자(141,142) - 서지보호기능이 구비된 어댑터형 전원공급장치(100) - 어댑터형 전원공급장치(100)의 출력 전원코드(미도시) - 통신입력보호모듈(220) - 통신입력단자(231, 232), 또는 그 역방향으로의 낙뢰, 서지의 흐름의 경로가 구성되는 것이다.

여기서, 전원입력보호모듈(110)-정류장치(120)(또는 전원입력보호모듈(110)-정류장치(120)-전원출력보호모듈(140))의 경로는 전원선로 즉 입력 측으로부터 유입되는 서지를 제거하고, 전원출력보호모듈(140)이 구비된 경우, 정류장치(RECT)에서 정류한 직류 출력에 대하여 전원출력보호모듈(140)에서 다시 보호하게 된다.

또, 통신선로로부터 유입되는 서지는 통신기기 내부에 구비되는 통신입력보호모듈(220)에 의하여 보호되고 통신기기(200)의 접지단자에 접속되어지는데, 접지단자는 상기의 어댑터형 전원공급장치(100)의 출력코드의 (-)단자와 접속되어져 있으므로, 접지단자와 대지의 연결이 불안정하거나, 대지와 접속되지 않은 경우에도, 전원코드를 통하여 어댑터형 전원공급장치(100) 내부에 구비된 등전위모듈(130)을 통하여 서지의 방전경로(Li)를 이루게 되는 것이다.

이로서, 전원선로를 통하여 유입되는 서지는 전원입력보호모듈(110)로서 제거하고 통신선로를 통하여 유입되는 서지는 통신입력보호모듈(220)을 통하여 제거되며, 상기 전원공급장치(100) 및 상기 통신기기(200)의 각 보호모듈(110, 140, 220)과 각 내부 접지는 상기 등전위모듈(130)을 통해 연결되게 된다.

낙뢰, 서지의 전류피해는 선간의 불평형에 기인한 전위차 즉 횡전류피해가 있고, 선로(통신선로)와 다른 선로(전원선로) 또는 지점과 지점간에 발생하는 전위차 즉 '종 전류'피해가 존재하는데, 전원선로와 통신선로간의 전위차 즉 종 전류에 대하여 통신기기에 기 구비된 통신입력보호모듈(220)-통신기기(200)의 내부 접지선로(접지단자가 형성되어 접지단자와 연결되어 있을 수 있으며, 대지와 연결되지 않은 경우도 포함한다. 또한 통신기기(200)에 내부 접지선로가 구비되지 않은 경우, 통신기기의 음의 전원선로가 된다.) - 어댑터형 전원공급장치(100)의 전원출력코드 - 등전위모듈(130) - 전원입력보호모듈(110)의 경로를 통하여 방전경로를 구성함으로서, 전원선로나 통신선로 각각 선로간의 전위차 해소와 함께 전원선로와 통신선로간의 전위차에 대해서도 효과적으로 방전루트를 제공하게 된다. 따라서 통신회로(210)는 어떠한 경로로 유입되는 낙뢰, 서지에 대해서도 완벽하게 보호되는 것이다.

상기한 구성으로 통신선로간 또는 전원선로간의 서지는 물론 통신선로와 전원선로간의 전위차 즉 서지유입에 대해서도 방전경로를 구비하게 됨으로서, 전원측 및 통신측에 양호한 접지가 구비되어 있는 환경에서는 접지단자(FG, SG)를 접지설비에 접속하여 사용하고, 그렇지 아니한 경우 즉 접지설비가 없으면 접지를 접속하지 아니하는 즉 비 접지 환경에서도 통신기기는 상기한 방전루트를 통하여 충분히 보호가 이루어지는 것이다.

도 7은 도 6의 본 발명의 일 블록도를 회로적으로 구현한 일 회로도이다. 이때, 도 7에 도시된 통신입력보호모듈(210)은 통신기기에 가장 기본적으로 구비되는 통신입력보호모듈(210)의 회로예이다. 서로 직렬연결되어 두 통신선로를 병렬로 연결하는 방전형 소자(211, 212)로 구성된 경우이나, 방전형 소자가 아닌 억압형 소자일 수 있다.

도 7(a) 내지 도 7(c)는 접지 선로의 구비 여부에 의해 달라지는 일 예들로, 도 6을 기반으로 상술한 바와 같이 대지와 연결된 접지 단자가 통신기기(200) 및 전원공급장치(100)에 모두 구비되어 있지 않거나, 구비되었더라도 대지와의 연결이 불안정한 경우에도, 도 7(a)에 화살표로 도시한 바와 같이, 통신선로와 전원선로간에는 통신선로 및 전원선로를 등전위로 만들어 서지를 방지하고, 전원선로 간에는 전원입력보호모듈(110)로 서지를 억제하며, 통신선로 간에는 통신입력보호모듈(210)로 서지를 억제하게 된다. 따라서, 도 7(a)와 같이 접지가 구비되지 않은 경우, 또는 모든 접지가 플로팅(floating) 상태인 경우에도 서지를 방지할 수 있으며, 도 7(b)와 같이 전원공급장치에만 대지와 연결된 접지(FG)가 존재하는 경우에도 서지를 방지할 수 있으며, 도 7(c)와 같이 전원공급장치 및 통신기기에 각각 대지와 연결된 접지(FG, SG)가 존재하는 경우에도 서지를 방지할 수 있다. 도 7(a) 내지 도7(c)에서 접지선로(FG, SG)는 장치 외부에 기 존재하는 접지설비 또는 대지와 연결된 접지 선로를 의미하여 도 7(a)는 도 6의 접지단자(145, 232)가 구비되어 있으며, 내부 접지선로가 도 6과 같이 형성되어 있는 경우, 상기 접지단자(145, 232)가 오픈된 상태(floating)와 동일한 구성이다.

도 7(a) 내지 도 7(c)는 접지선로 외에는 동일한 구성을 가지므로, 도 7(b)를 기반으로 본 발명을 구현하는 일 회로도를 상세히 설명하고자 한다. 도 7(b)에 도시한 바와 같이 본 발명의 전원입력보호모듈(100)은 상기 전원공급장치의 두 전원선로(L, N)를 병렬 연결하는 제 1 전압제한소자(Z1, 111) 및 서로 직렬 연결되어 상기 두 전원선로(L, N)를 병렬 연결하는 제 2 및 제 3 전압제한소자(Z2, Z3, 112, 113)를 포함하여 구성되며, 상기 등전위모듈(130)은 상기 정류장치(120)의 두 출력선 중 음의 출력선(-)과 상기 전원입력보호모듈(110)을 구성하는 상기 제 2 및 제 3 전압제한소자(112, 113) 사이에서 인출된 제 1 인출선을 연결시키는 제 1 방전형 소자(131)를 포함하여 구성된다.

상기 전원입력보호모듈(110)은 전원선로(L-N)가 정류장치(120)로 접속되는 입력측에 구비되며, 전압제한소자로 전원선로간을 보호(111)하며 각각의 전원선로를 보호(112, 113)한다.

상기 통신입력보호모듈(220)은 통신선로(L1-L2)가 통신회로(210)로 접속되는 입력측에 구비되며, 각각의 통신 선로를 보호(221, 222)한다.

상기 등전위모듈(130)은 상기 정류장치(120)의 두 출력선 중 음의 출력선(-)과 상기 전원입력보호모듈(110)을 구성하는 상기 제 2 및 제 3 전압제한소자(112, 113) 사이에서 인출된 제 1 인출선을 연결시키는 제 1 방전형소자(131)를 포함하여 구성되게 되는데, 이때, 상기 제 1 방전형소자(131)의 방전개시전압은 상용 전원전압의 최대전압값 보다 0.5배 이상 높은 값을 가지게 되는데, 이에 의해 전원선로의 상용주파수 성분에 의한 통신기기에 대한 잡음을 방지할 수 있는 중요한 효과를 얻을 수 있다. 서지의 유입을 방지하고, 잡음을 억제하기 위해 바람직하게는 제 1 방전형소자(131)의 방전개시전압은 상용 전원전압의 최대전압값을 기준으로 0.5배 내지 2배의 값을 가지며, 더욱 바람직하게는 1.1배 내지 2배의 값을 갖는다.

도 7(b)와 같이 상기 정류장치(120)의 DC 출력전원(DC 출력(+), DC 출력(-))이 코드(+, -)를 통해 통신기기(200)에 전기적으로 접속함으로써, 전원선로(L, N) - 전원입력보호모듈(110)- 등전위모듈(130) - 코드 - 통신기기(200)의 접지선로(도 7(c)와 같이 접지선로(SG)가 구성되는 경우 접지선로를 의미하며, 도 7(a) 내지 도 7(b)와 같이 오픈된 상태의 접지인 경우, 음의 전원선로를 의미한다) - 통신입력보 호모듈(220) - 통신선로(L1, L2)를 경유하여, 통신회로(210)에 대한 방전경로를 가지며, 전원선로와 통신선로간, 전원선로와 접지간, 통신선로와 접지간, 서로다른 접지간 방전경로를 갖는 특징이 있다.

상세하게는, 전원선로(L, N)와 통신선로(L1, L2)간에 뇌서지에 의해 전위차 발생하는 경우, 선로(L, N) - 제 2전압제한 소자 및 제 3전압제한소자(112, 113) - 제 1 방전형소자(131) - 전원공급장치(100)의 출력전원코드(미도시)의 음의 전원선로(DC 출력(-)) - 제 2 방전형소자 및 제 3 방전형소자(221, 222) - 통신선로(L1, L2)의 경로로서 방전경로가 구성되어 통신기기(200) 내의 내부회로에는 전위차가 보호레벨 이내로 억제됨으로서 접지 즉 SG와 FG가 대지접지에 접속되지 아니하는 상태에서도 낙뢰, 서지에 대한 피해를 방지하게 되는 특징이 있는 것이다.

도 8은 전원출력보호모듈(140)을 더 구비하며, 상기 통신입력보호모듈(200)에 두 통신선로(L1, L2)를 병렬연결하는 방전형소자(223)가 더 구비된 일 예이다.

전원선로(L - N)간에 뇌서지가 유입되는 경우, 일 전원선로(L) - 제 1전압제한 소자 - 다른 전원선로(N)의 방전경로로 방전되어 소멸함으로서 정류장치(120)를 포함한 통신기기(200)가 보호된다.

또한, 통신선로간(L1 - L2)간에 뇌서지가 유입되는 경우, 일 통신선로(L1) - 방전형소자(223) - 다른 통신선로(L2)의 방전경로로 방전되어 소멸함으로서 정류장치(120)를 포함한 통신기기(200)가 보호된다.

도 9는 상술한 본 발명의 통신기기용 어댑터형 전원공급장치를 일체의 케이스로 구비하여 실 제작된 전원공급장치의 도면이다.

도 6 내지 도 8을 기반으로 상술한 바와 같이 전원선로(L, N)에 6,000V의 서지가 인가되고 통신선접지선로(SG)에 1,000V의 서지가 인가되었다고 가정 할 때, 전원접지(FG)와 통신접지(SG)간의 전위차는 5,000V이나 전원입력보호모듈(110)의 보호레벨(700V수준) + 등전위모듈(130)의 보호레벨(200V수준) + 통신입력보호모듈(220)의 보호레벨(200V수준) = 1,100V (DC) 수준에서 모뎀은 보호되는 것이다.

이는 일반적인 통신기기(예로서 ADSL모뎀)의 형식승인 당시 AC 1,500V에서 1분간 견디는 기준을 감안하더라도 충분히 보호되는 수준이다.

도 6 내지 도 8을 기반으로 통신기기에 일반적으로 사용되는 통신입력보호모듈이 기 구비된 통신기기와 물리적으로 분리되어, 통신기기에 전원을 공급하는 어댑터형 전원공급장치를 상술하였으나, 본 발명의 핵심 구성 장치인 등전위모듈 및 상기 등전위모듈에 의한 보호 효과는 정류회로가 기 구비된 통신기기에서도 동일하게 얻을 수 있다.

도 10은 전원공급장치와 통신기기가 물리적으로 분리되어 있지 않은 일체형 통신기기의 낙뢰보호장치(300)의 일 블록도이다.

본 발명의 낙뢰보호장치(300)는 전원입력보호모듈(110), 상기 전원입력보호모듈(110) 뒷단에 연결되어 전원 입력 단자(141, 142)를 통해 입력된 교류를 정류하여 직류를 출력하는 정류장치(120), 상기 정류장치의 출력과 연결된 통신회로(210), 두 통신선로(231, 232)와 연결된 통신입력보호모듈(220) 및 등전위모듈(130)을 포함하여 구성된다. 본 발명의 낙뢰보호장치(300)는 단일한 케이스에 일체형으로 구비될 수 있으며, 접지를 위한 하나 이상의 접지단자(145)가 구비될 수 있다. 이때, 상기 접지단자(145)는 대지와 연결이 불안정하거나, 대지와 연결되지 않은 오픈(open)상태일 수 있다.

도 11은 본 발명의 낙뢰보호장치(300)의 일 회로도이다. 본 발명의 낙뢰보호장치(300)는 두 전원선로(L, N)를 병렬 연결하는 제 1 전압제한소자(Z1, 111) 및 서로 직렬 연결되어 상기 두 전원선로(L, N)를 병렬 연결하는 제 2 및 제 3 전압제한소자(Z2, Z3, 112, 113)를 포함하여 구성되며, 정류장치(120)의 앞단에 구성된다. 상기 정류장치(120)는 두 전원선로를 통해 입력된 교류를 직류로 정류하며, 정류장치(120)의 출력은 통신회로(210)와 연결된다. 등전위모듈(130)은 상기 정류장치(120)의 두 출력선 중 음의 출력선(-)과 상기 전원입력보호모듈(110)을 구성하는 상기 제 2 및 제 3 전압제한소자(112, 113) 사이에서 인출된 제 1 인출선을 연결시키는 제 1 방전형소자(131)를 포함하여 구성되며, 상기 두 통신선로(L1, L2)와 연결된 통신입력보호모듈(220)은 서로 직렬 연결되어 상기 두 통신선로(L1, L2)를 병렬 연결하는 제 2 및 제 3 방전형소자(221, 222)를 포함하여 구성되며, 상기 제 2 및 제 3 방전형소자(221, 222) 사이에서 인출된 제 2 인출선이 상기 정류장치(120)의 음의 출력선(-)과 연결됨으로써 상기 제 1 방전형소자(131)와 연결되게 된다.

상기 전원입력보호모듈(110)은 전원선로(L-N)가 정류장치(120)로 접속되는 입력측에 구비되며, 전압제한소자로 전원선로간을 보호(111)하며 각각의 전원선로를 보호(112, 113)한다. 상기 통신입력보호모듈(220)은 통신선로(L1-L2)가 통신회로(210)로 접속되는 입력측에 구비되며, 각각의 통신 선로를 보호(221, 222)한다.

도 10 및 도 11의 낙뢰보호장치는 상술한 통신기기용 어댑터형 전원공급장치 에서, 전원공급을 위한 모듈과 통신기기의 고유의 기능을 수행하기 위한 모듈이 물리적으로 분리되지 않고 서로 연결되어 있는 차이점만을 가지므로, 도 6 내지 도 8의 구성과 동일한 구성요소들은 동일한 참조번호들로 표기하였으며, 동일한 참조번호들은 도 6 내지 도 8을 기반으로 상술한 것과 동일한 역할을 수행하여, 동일한 서지보호효과를 갖는다.

이상과 같이 본 발명에서는 구체적인 접지선의 연결형태과 같이 특정된 사항들과 한정된 실시예 및 도면에 의해 설명되었으나 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다.

따라서, 본 발명의 사상은 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.

도 1은 종래의 전원공급장치 기본회로도이며,

도 2는 종래의 스위칭방식의 전원공급장치 기본회로도이며,

도 3은 종래의 스위칭방식의 전원공급장치 블록도이며,

도 4는 종래의 전기통신기기에 대한 전원공급 개념도이며,

도 5는 종래의 전기통신기기에 대한 서지보호 개념도이며,

도 6은 본 발명의 통신기기용 어댑터형 전원공급장치의 일 블록도의 예이며,

도 7은 본 발명의 통신기기용 어댑터형 전원공급장치의 일 회로도의 예이며,

도 8은 본 발명의 통신기기용 어댑터형 전원공급장치의 일 회로도의 다른 예이며,

도 9는 본 발명의 통신기기용 어댑터형 전원공급장치를 일체형 케이스 내에 실 제작한 장치의 광학사진이며,

도 10은 본 발명의 통신기기의 낙뢰보호장치의 일 블록도의 예이며,

도 11은 본 발명의 통신기기의 낙뢰보호장치의 일 회로도의 예이다.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*

100 : 어댑터형 전원공급장치 200 : 통신기기

110 : 전원입력보호모듈 120 : 정류장치

130 : 등전위모듈 140 : 전원출력보호모듈

210 : 통신회로 220 : 통신입력보호모듈

300 : 낙뢰보호장치

Claims (10)

1. 서지보호모듈이 기 구비된 통신기기에 전원(+,-)을 공급하며 상기 통신기기를 낙뢰로부터 보호하는 통신기기용 어댑터형 전원공급장치에 있어서,

   상기 전원공급장치는 전원입력보호모듈, 상기 전원입력보호모듈 뒷단에 연결되어 교류를 직류로 정류하는 정류장치, 및 등전위모듈을 포함하여 구성되며,

   상기 전원입력보호모듈은 상기 전원공급장치의 두 전원선로를 병렬 연결하는 제 1 전압제한소자 및 서로 직렬 연결되어 상기 두 전원선로를 병렬 연결하는 제 2 및 제 3 전압제한소자를 포함하여 구성하되,

   상기 등전위모듈은 상기 정류장치의 두 출력선 중 음의 출력선(-)과 상기 전원입력보호모듈을 구성하는 상기 제 2 및 제 3 전압제한소자 사이에서 인출된 제 1 인출선을 연결시키며 상용전원전압의 최대전압을 기준으로 0.5배 내지 2배의 방전개시전압을 갖는 제 1 방전형소자를 포함하여 구성되며,

   상기 등전위모듈은 서지의 유입시 전원공급장치의 두 출력선 중 음의 출력선(-)과 상기 통신기기에 기 구비된 서지보호모듈을 통하여 통신 선로와 전기적으로 접속되어 상기 전원공급장치의 두 전원선로와 상기 통신기기의 두 통신선로 사이에 방전경로가 형성되는 것을 특징으로 하는 통신기기용 어댑터형 전원공급장치.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 제 1 인출선 및 상기 제 1 방전형소자의 상기 제 1 인출선과 연결된 일측은 접지선로와 연결되는 것을 특징으로 하는 통신기기용 어댑터형 전원공급장치.
3. 제 1항에 있어서,

   상기 전원공급장치는 전원출력보호모듈을 더 포함하여 구성되며, 상기 전원출력보호모듈은 상기 정류장치의 두 출력선을 병렬 연결시키는 전압제한소자를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 통신기기용 어댑터형 전원공급장치.
4. 삭제
5. 제 3항에 있어서,

   상기 통신기기용 어댑터형 전원공급장치는 상기 전원입력보호모듈, 상기 정류장치 및 상기 등전위모듈이 단일한 케이스에 일체형으로 구비된 것 또는 상기 전원입력보호모듈, 상기 정류장치, 상기 등전위모듈 및 상기 전원출력보호모듈이 단일한 케이스에 일체형으로 구비된 것을 특징으로 하는 통신기기용 어댑터형 전원공급장치.
6. 두 전원선로와 연결된 전원입력보호모듈, 상기 전원입력보호모듈 뒷단에 연결되어 교류를 직류로 정류하는 정류장치, 상기 정류장치의 출력과 연결된 통신회 로, 상기 통신회로를 서지로부터 보호하기 위해 두 통신선로와 연결된 통신입력보호모듈 및 등전위모듈을 포함하여 구성되고,

   상기 전원입력보호모듈은 두 전원선로를 병렬 연결하는 제 1 전압제한소자 및 서로 직렬 연결되어 상기 두 전원선로를 병렬 연결하는 제 2 및 제 3 전압제한소자를 포함하여 구성되며,

   상기 등전위모듈은 상기 정류장치의 두 출력선 중 음의 출력선(-)과 상기 전원입력보호모듈을 구성하는 상기 제 2 및 제 3 전압제한소자 사이에서 인출된 제 1 인출선을 연결시키는 제 1 방전형소자를 포함하여 구성되며,

   상기 통신입력보호모듈은 서로 직렬 연결되어 상기 두 통신선로를 병렬 연결하는 제 2 및 제 3 방전형소자를 포함하여 구성되며,

   상기 등전위모듈은 서지의 유입시 전원공급장치의 두 출력선 중 음의 출력선(-)과 상기 통신입력보호모듈을 통하여 통신 선로와 전기적으로 접속되어, 상기 두 전원선로와 상기 두 통신선로 사이에 방전경로가 형성되는 것을 특징으로 하는 통신기기의 낙뢰보호장치.
7. 제 6항에 있어서,

   상기 등전위모듈을 구성하는 방전형소자의 방전개시전압은 상용전원전압의 최대전압을 기준으로 0.5배 내지 2배의 전압인 것을 특징으로 하는 통신기기의 낙뢰보호장치.
8. 제 6항에 있어서,

   상기 제 2 및 제 3 방전형소자 사이에서 인출된 제 2 인출선이 상기 정류장치의 음의 출력선(-)과 연결됨으로써 상기 등전위모듈과 연결되는 것을 특징으로 하는 통신기기의 낙뢰보호장치.
9. 제 6항에 있어서,

   상기 통신입력보호모듈은 두 통신선로(L1, L2)를 병렬 연결시키는 방전형소자를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 통신기기의 낙뢰보호장치.
10. 제 6항에 있어서,

    상기 전원입력보호모듈, 상기 정류장치, 상기 통신회로, 상기 통신입력보호모듈 및 상기 등전위모듈이 단일한 케이스에 일체형으로 구비된 것을 특징으로 하는 통신기기의 낙뢰보호장치.

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